Dispositivi più piccoli e leggeri con multifunzionalità simultanea
Dall’avvento degli smartphone e dell’Internet delle cose, per molte persone i dispositivi sono diventati un corredo essenziale sia per il lavoro che per il gioco. Il prossimo passo vedrà dispositivi sempre più integrati, sotto forma di tecnologia indossabile o incorporata negli oggetti con cui interagiamo, il che significa che dovranno diventare più piccoli, più leggeri e più efficienti. Un nuovo modo di utilizzare un materiale intelligente, noto come elastomero dielettrico, potrebbe rendere fattibile una nuova generazione di dispositivi interattivi. «Gli elastomeri dielettrici, che sono pellicole di silicone, hanno proprietà speciali: sono elastici ed elettricamente isolanti», afferma Giacomo Moretti, ricercatore principale del progetto DEtune. Moretti, che è assistente alla cattedra di Meccanica applicata presso l’Università di Trento, aggiunge: «Quando si applica un potenziale elettrico, gli elastomeri dielettrici si deformano così da poterli utilizzare per costruire attuatori di forme molto diverse.» Il team di DEtune, che ha sede presso l’Intelligent Material Systems Lab dell’università tedesca del Saarland, ha cercato di capire se gli elastomeri dielettrici possono essere usati per realizzare un nuovo tipo di altoparlante leggero. Il team ha inoltre analizzato i modelli di movimento delle membrane che rispondono alle basse frequenze, giungendo a nuove osservazioni.
Nuove intriganti applicazioni per gli elastomeri dielettrici
Grazie alle vibrazioni elettrostatiche, le membrane morbide degli elastomeri dielettrici sono in grado di generare suoni. Non necessitano delle bobine mobili rigide o dei diaframmi degli altoparlanti convenzionali. I ricercatori di DEtune, supportati dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, hanno utilizzato un vibrometro laser avanzato per misurare i modelli di deformazione delle membrane all’applicazione di potenziali elettrici a varie frequenze. Hanno utilizzato i dati per sviluppare modelli in grado di descrivere la risposta di un altoparlante basato su elastomeri dielettrici in termini di dinamica e pressione sonora. «Abbiamo anche costruito dei prototipi di altoparlanti. Essendo privi di magnete e bobina, possono essere molto più leggeri dei normali dispositivi», osserva Moretti. Il tema delle potenzialità degli elastomeri dielettrici costituisce un’area di interesse al momento. Tuttavia, l’analisi del progetto sulla combinazione di caratterizzazioni numeriche e sperimentali delle vibrazioni indotte dalla tensione nelle membrane realizzate con elastomeri dielettrici rappresenta lo studio più completo condotto fino a oggi in questo settore. Dall’osservazione dei movimenti della superficie di una membrana a diverse frequenze è scaturita un’altra idea. «A bassa frequenza, alcuni attuatori a elastomeri dielettrici si muovono a pompaggio; ad alta frequenza, la superficie della membrana sviluppa un insieme di schemi di movimento complessi che permettono di generare il suono», spiega Moretti. «Ci siamo resi conto che potevamo generare questi diversi movimenti contemporaneamente e rendere i nostri dispositivi multifunzionali.»
Potenziale per applicazioni e dispositivi digitali multifunzionali
Moretti lo descrive come «una sorta di momento Eureka, anche se una volta visto ci si rende conto che in realtà è molto intuitivo». Altri prototipi hanno dimostrato questo nuovo potenziale multifunzionale. Tra questi, un pulsante intelligente in grado di percepire il tatto, vibrare in risposta e produrre un suono. Un altro è un attuatore che può suonare una melodia e, allo stesso tempo, muoversi in sincronia con la musica. I dispositivi a elastomeri dielettrici sono ancora in fase di pre-commercializzazione, ma il team di DEtune ritiene che la capacità di rispondere in modi diversi potrebbe contribuire a realizzare una nuova generazione di dispositivi indossabili. «Consente di orientarsi verso applicazioni che permettono di eseguire diverse attività con un unico dispositivo. L’integrazione di tutte queste funzionalità in un unico dispositivo consente di risparmiare spazio e denaro e di fare di più», osserva Moretti. Egli prevede utilizzi quali tessuti intelligenti che potrebbero interagire con chi li indossa, magari avvertendo un operaio dei rischi presenti nel suo ambiente o guidandolo nell’esecuzione di compiti complessi.
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DEtune, materiale intelligente, elastomeri dielettrici, altoparlanti, altoparlante leggero, multifunzionale, tecnologia indossabile, tessuti intelligenti
